[發(fā)明專利]一種偏饋式雷達(dá)天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110210367.2
• 申請(qǐng)日: 2011-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN103036039A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉若鵬;季春霖;岳玉濤;洪運(yùn)南
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01Q15/00
• 分類號(hào): H01Q15/00;H01Q15/23;H01Q19/06;H01Q19/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)天線領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種使用超材料的偏饋式雷達(dá)天線。

背景技術(shù)

雷達(dá)天線通過反射器將饋源輻射的球面波變?yōu)槠矫娌ǎ瑥亩鴮?shí)現(xiàn)定向接收或者發(fā)射電磁波，目前使用的反射器是拋物面形狀，饋源位于反射器的焦點(diǎn)附近。

雷達(dá)天線的工作原理與光學(xué)反射鏡相似，現(xiàn)有的雷達(dá)拋物面天線如圖1所示，包括潰源1、拋物面反射器2和支架3，在拋物面反射器2的焦點(diǎn)處放置有發(fā)射或者接收電磁波的饋源1，利用拋物面反射器2的聚焦特性，由饋源1發(fā)出的球面波經(jīng)拋物面反射器2反射后變換成平面波，形成沿拋物面軸向輻射最強(qiáng)的窄波束。

為了制造拋物反射面通常利用模具鑄造成型或者采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工的方法。第一種方法的工藝流程包括：制作拋物面模具、鑄造成型拋物面和進(jìn)行拋物反射面的安裝。工藝比較復(fù)雜，成本高，而且拋物面的形狀要比較準(zhǔn)確才能實(shí)現(xiàn)天線的定向傳播，所以對(duì)加工精度的要求也比較高。第二種方法采用大型數(shù)控機(jī)床進(jìn)行拋物面的加工，通過編輯程序，控制數(shù)控機(jī)床中刀具所走路徑，從而切割出所需的拋物面形狀。這種方法切割很精確，但是制造這種大型數(shù)控機(jī)床比較困難，而且成本比較高。

超材料是一種具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。超材料通過對(duì)微結(jié)構(gòu)的有序排列，可以改變超材料中每點(diǎn)的相對(duì)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的折射率分布的非均勻性從而控制電磁波在材料中的傳播路徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中制造拋物面天線生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題，提供一種偏饋式雷達(dá)天線，該天線提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的具有平面反射板的雷達(dá)天線，這種平面結(jié)構(gòu)的天線具有拋物面天線可以定向接收或者發(fā)射電磁波的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了生產(chǎn)拋物面天線時(shí)的復(fù)雜工藝。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的如下技術(shù)方案：

一種偏饋式雷達(dá)天線，所述天線包括：饋源，用于輻射電磁波；超材料面板，用于將所述饋源輻射出的電磁波從球面電磁波轉(zhuǎn)化為平面電磁波，所述天線還包括位于超材料面板一側(cè)的反射板，用于將電磁波反射到所述超材料面板進(jìn)行匯聚折射并向遠(yuǎn)處輻射，所述饋源位于所述超材料面板的另一側(cè)且在超材料面板的非正對(duì)區(qū)域，所述超材料面板包括多個(gè)具有相同折射率分布的核心層，所述超材料面板的每一核心層由多個(gè)超材料單元組成，所述超材料單元包括設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)小孔的單元基材；所述超材料面板的每一核心層包括一個(gè)以所述饋源在每一核心層上的正投影為圓心的半圓形區(qū)域和多個(gè)與半圓形區(qū)域同心的半環(huán)形區(qū)域，在所述半圓形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加折射率逐漸減小；在所述每一半環(huán)形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加折射率也逐漸減小，且相連的兩個(gè)區(qū)域的交界處發(fā)生折射率突變，即交界處的折射率位于半徑大的區(qū)域時(shí)比位于半徑小的區(qū)域時(shí)要大。

進(jìn)一步地，所述超材料面板還包括分布于所述核心層一側(cè)的多個(gè)漸變層，所述每一漸變層均包括片狀的基板層、片狀的填充層以及設(shè)置在所述基板層和填充層之間的空氣層。

進(jìn)一步地，所述填充層內(nèi)填充的介質(zhì)包括空氣以及與所述基板層相同材料的介質(zhì)。

進(jìn)一步地，在所述半圓形區(qū)域內(nèi)，圓心處的折射率為最大值n_max，且隨著半徑的增加折射率從最大值n_max逐漸減小到最小值n_min；在所述每一半環(huán)形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加折射率也是從最大值n_max逐漸減小到最小值n_min。

進(jìn)一步地，所述每一超材料單元上形成有一個(gè)小孔，所述小孔內(nèi)填充有折射率小于單元基材折射率的介質(zhì)，且所有超材料單元內(nèi)的小孔都填充相同材料的介質(zhì)，所述設(shè)置在超材料單元內(nèi)的小孔體積在每一核心層內(nèi)的排布規(guī)律為：所述超材料面板的每一核心層包括一個(gè)以所述饋源在每一核心層上的正投影為圓心的半圓形區(qū)域和多個(gè)與半圓形區(qū)域同心的半環(huán)形區(qū)域，在所述半圓形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加在所述超材料單元上形成的小孔體積也逐漸增加；在所述每一半環(huán)形區(qū)域內(nèi)，隨著半徑的增加在所述超材料單元上形成的小孔體積也逐漸增加，且相連的兩個(gè)區(qū)域的交界處發(fā)生小孔體積突變，即交界處在所述超材料單元上形成的小孔體積在位于半徑大的區(qū)域時(shí)比位于半徑小的區(qū)域時(shí)要小。